中古 ファイファー Pfeiffer 真空計 PKR251

■ 真空計の特徴

真空計は、大気圧よりも低い圧力状態である「真空空間」の気体圧力や分子密度を正確に測定するための計測機器です。真空コンポーネントの中で最も重要な監視装置の一つであり、産業プロセスの品質管理や安全性の確保において欠かせない役割を果たしています。

真空計の最大の物理的特徴は、測定対象となる圧力範囲が非常に広い点にあります。大気圧（約10の5乗パスカル）から超高真空（10のマイナス10乗パスカル以下）まで、その幅は十数桁にも及びます。単一の測定原理ですべての領域をカバーすることは物理的に不可能であるため、対象とする圧力帯や測定環境に応じて異なる原理の真空計を選択・組み合わせる必要があります。

また、測定方式によって、空間全体の圧力を算術的に測定する「全圧計」と、残留気体の種類ごとの割合まで測定する「分圧計（質量分析計）」に大別されます。さらに、気体の種類（窒素、アルゴン、水素など）によって指示値が変動する「気体種依存性」の有無も選定上の重要な特徴です。

■ 真空計の仕組みと動作原理

真空計は、利用する物理現象によって大きく「全圧測定」と「分圧測定」に分類され、それぞれ特有の仕組みで圧力を算出します。

低・中真空領域で広く使われる「熱伝導型真空計（ピラニ真空計）」は、通電加熱した薄い金属線から周囲の気体分子へ逃げる熱量の変化を利用します。気体密度が高いほど熱が逃げやすく、低いほど逃げにくいため、温度変化に伴う電気抵抗の差から圧力を換算します。

高精度な全圧測定には「隔膜型真空計（ダイヤフラム真空計）」が用いられます。受圧部に張られた薄膜が受ける微小な圧力を静電容量の変化などで検出し、気体の種類に影響されない絶対圧力を直接測定します。

高・超高真空領域では「電離真空計」が必須となります。熱陰極型（B-A型など）は加熱フィラメントから放たれた電子を気体分子に衝突させてイオン化し、発生したイオン電流の大きさから圧力を求めます。フィラメントを持たない冷陰極型のペニング真空計も、高耐久な仕組みとして採用されています。

分圧測定を行う「四重極形質量分析計」では、イオン化した気体を四重極電極に通過させ、印加電圧を制御して特定の質量荷電比を持つ気体分子のみを選択的に検出・分析します。

■ 真空計の主な用途

真空計は、真空技術を利用する多様な産業や科学技術分野でプロセス制御や環境維持に活用されています。

代表的な用途が半導体や液晶ディスプレイの製造工程です。薄膜形成（CVDやスパッタリング）や回路形成（エッチング）では、チャンバー内の残留ガスや反応ガスの圧力を極めて厳密に制御する必要があります。圧力の不均一は製品の不純物混入や不良に直結するため、真空計による常時モニタリングが不可欠です。

医薬品や食品の製造における真空凍結乾燥（フリーズドライ）や真空包装でも、品質保持に必要な減圧状態の確認に使用されます。

さらに、金属の真空熱処理や電子ビーム溶接などの工業分野、電子顕微鏡や質量分析装置といった高度な分析機器の内部環境維持にも広く使われています。先端科学研究においては、素粒子実験用の加速器や宇宙環境を地上で再現する宇宙シミュレーションチャンバーなどで、極限状態の超高真空を管理するために役立てられています。